[發(fā)明專利]復雜電磁環(huán)境下基于目標檢測的通信干擾信號識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010311576.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111541511B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付天暉;楊曉樂;王永斌;翟琦;陳斌;羅勇;李麗華;馮士民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H04K3/00
• 分類號: H04K3/00;G06V20/40;G06V10/25
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于信號識別技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種復雜電磁環(huán)境下基于目標檢測的通信干擾信號識別方法，獲取已標定干擾信號的時頻圖像；使用目標檢測網(wǎng)絡(luò)對時頻圖像進行目標檢測，并預測目標所在區(qū)域的矩形邊界框坐標。本發(fā)明能夠在復雜電磁環(huán)境下實現(xiàn)實時準確檢測，并具有很好的泛化能力。本發(fā)明4個殘差塊串聯(lián)構(gòu)成主干網(wǎng)絡(luò)，2個檢測模塊，最終得到維度為(Batch,14,14,128)和(Batch,28,28,128)的特征圖，此特征圖經(jīng)過上采樣層后，在通道維度上與上一層的輸出融合，融合信息輸入檢測層實現(xiàn)預測。對訓練好的目標檢測網(wǎng)絡(luò)進行測試，識別準確率可達到92.77％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復雜電磁環(huán)境下基于目標檢測的通信干擾信號識別方法。

背景技術(shù)

目前，通信干擾信號識別是進行電子對抗，保障通信鏈路穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭的戰(zhàn)場電磁環(huán)境異常復雜，多方的短波、超短波、衛(wèi)星等通信系統(tǒng)以及各類電子干擾設(shè)備產(chǎn)生的信號使得有限的電磁頻譜變得異常擁擠，在此條件下，快速準確地識別出當前電磁環(huán)境中針對通信方的惡意干擾信號有利于作戰(zhàn)人員對戰(zhàn)場電磁環(huán)境的把握，針對性地調(diào)整當前通信策略與部署，提升通信可靠性。

隨著圖像處理技術(shù)與信號識別技術(shù)的廣泛應(yīng)用，近年來出現(xiàn)了許多將形圖像處理與時頻圖像相結(jié)合的信號識別算法。例如：基于時頻圖像識別雷達干擾信號，或利用圖像分割、形態(tài)學去噪等處理方法對摩爾斯信號進行自動識別；或?qū)r頻分析與統(tǒng)計模型相結(jié)合，構(gòu)建基于三種時頻分析方法的水聲信號被動檢測模型等。由于常見的通信干擾信號在時頻域上存在較為明顯的幾何特征，因此可以從圖像目標檢測的角度來解決干擾信號的識別問題?，F(xiàn)實中通常是人工分辨時頻圖像中的這些干擾目標。然而，這種手段的檢測效率較低，并且當環(huán)境中同時存在多種通信信號和干擾信號時，人工檢測的方法的準確率和響應(yīng)速度難以滿足需求。

通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：(1)現(xiàn)有技術(shù)中，解決復雜電磁環(huán)境下對干擾信號識別率低，為后續(xù)該領(lǐng)域的相關(guān)研究不能提供技術(shù)支持，實際應(yīng)用價值小。

(2)現(xiàn)有技術(shù)依靠人工處理，人工操作繁瑣，效率較低，在長時間工作條件下性能下降。

而且當目標較多時，依靠人工處理的現(xiàn)有技術(shù)難以應(yīng)對，容易出現(xiàn)漏檢等問題。

解決以上問題及缺陷的難度為：如何設(shè)計模型結(jié)構(gòu)使得模型可以有效識別常見干擾的時頻圖像。

在保證準確率的條件下，如何降低模型的復雜度，以便能夠部署在計算能力有限的設(shè)備上，

解決以上問題及缺陷的意義為：首先，本發(fā)明解決了復雜電磁環(huán)境下的通信干擾信號的識別問題，可為通信抗干擾決策提供重要的信息支持，且模型易于訓練，復雜度低，便于實際部署；其次，在部分場景下，可以代替人工從時頻圖像中分辨干擾信號；最后，模型經(jīng)過重新訓練可以快速適應(yīng)其他場景，不僅可用于軍事領(lǐng)域，在無線電監(jiān)測、頻譜共享以及射頻識別等場合都有較好的應(yīng)用前景，具有良好的兼容性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種復雜電磁環(huán)境下基于目標檢測的通信干擾信號識別方法。本發(fā)明對于時頻圖像的識別模型可以部分或者完全代替人工處理通信干擾情況，相比于人工操作，在長時間工作條件下性能不會下降。

本發(fā)明識別模型是一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型，通過更換數(shù)據(jù)集可以快速適應(yīng)新的場景。

本發(fā)明此類基于時頻圖像的識別模型不僅可以用于通信對抗，還可應(yīng)用于日常無線電頻譜監(jiān)測、商業(yè)頻譜共享領(lǐng)域。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種復雜電磁環(huán)境下基于目標檢測的通信干擾信號識別方法包括：

步驟一，獲取已標定干擾信號的時頻圖像,并進行數(shù)據(jù)增強處理；

步驟二，使用目標檢測網(wǎng)絡(luò)對時頻圖像進行目標檢測，并獲取預測結(jié)果所在區(qū)域的矩形邊界框；